重大突破

南京古生物所研究发现丁氏花为花朵演化提供重要证据

  百余年来,达尔文的生物进化论深入人心,但是花朵是如何演化的却一直是进化生物学家的难解之题。也因此花朵演化之谜被Science杂志列为125个世界级科学难题之一。 

  植物学界很久以来有一个说法,认为花是一个纵向压缩的枝。这一说法得到很多植物学家的认可,也得到了不少现代植物学研究的支持,但是相关的化石证据却一直缺席。不知道过去到底发生了什么,使得人们心中难免将信将疑。 

  近日出版的英文学术期刊《古昆虫学》(Palaeoentomology)发表了中国学者领导的中西国际研究团队合作完成的题为《中新世琥珀里的独特化石为花朵演化提供新的启示》的论文。来自中国科学院南京地质古生物研究所、福建农林大学、西班牙比戈大学、抚顺琥珀研究所的五位学者在文中报道了中美洲多美尼加中新世(2000-1500万年前)琥珀中的花朵化石----五数丁氏花Dinganthus pentamera。该化石之所以命名为丁氏花是为了纪念前北大校长、我国著名数学家丁石孙先生(1927-2019)。目前丁氏花的标本保存于抚顺琥珀研究所。 

  丁氏花化石很小,只有3-4毫米大小,立体保存于多美尼加中新世地层中出产的琥珀中。良好的保存状态和现代先进的微CT技术使得人们可以清晰地观察到花朵的主要特征:连接到花轴上的苞片、花被片、雄蕊和雌蕊四轮器官。该花具有五枚边缘相扣的花被片,十枚向内弯曲的雄蕊,中央是带有弯曲花柱的雌蕊。每枚雄蕊有一个很长的花丝,其顶上有一个包含四个药室的花药。这种花属于我们大家比较常见的真双子叶植物。 

  虽然此前报道过的静子花已经把真双子叶植物的历史追溯到大约1亿年前的白垩纪中期,但是这些花朵是如何演化而来的却一直缺乏有意义的化石证据证实和支持。丁氏花和普通的真双子叶植物的花的重要区别在于:在一般的花朵中花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊这四轮器官一般都紧密地在花轴的同一个部位----花托上;而丁氏花中花轴是伸长的,各轮器官之间的间距被拉开了,好像这些器官长在一个枝上似的。因此,虽然年代较新,但是丁氏花的这种独特形态首次用化石证据向人们表明:几百年来人们关于花的本质的猜想可能是合理的,即花是一个纵向压缩的枝。 

  这个证据和结论不仅有利于确认人们关于花朵本质的解读,而且有利于人们理解原来看似怪异的早期被子植物化石(如辽宁古果、雨含果)。 

  该研究得到中国科学院先导专项B类和国家自然科学基金的支持。 

  相关论文信息:Xue-Die Liu, José Bienvenido Diez, Yong Fan, Zhong-Jian LiuXin Wang, 2020A unique flower in Miocene amber sheds new light on the evolution of flowers, Palaeoentomology, 3:423-432. https://doi.org/10.11646/palaeoentomology.3.4.15. 

 

丁氏花与丁石孙先生. 左图是丁氏花在微CT中的图像,右图是前北京大学校长、著名数学家丁石孙先生 

 

丁氏花的三维复原图

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